玻璃幕墙变身光伏电池,建筑有望从“耗能”向“产能”转变

2019-10-03      267 次浏览

国家住建部数据显示,中国的建筑能耗约占全社会总能耗的30%。广义的建筑能耗包括从建筑材料制造、建筑施工,到人们日常在建筑中的采暖、空调和照明等。从“耗能城市”向“节能城市”,甚至“产能城市”的转变,是建设智慧城市低碳发展的重要议题。


8月10日,铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化(CIGS-BIPV)技术与应用的研究成果,在陕西西安的光伏产业发展高峰论坛暨展览会上,进行了展示。该项目由国家能源集团牵头,集成了CIGS-BIPV一体化装配技术、光伏光热太阳能综合利用、直流电供电系统、智能楼控系统四大创新点。


铜铟镓硒薄膜光伏发电是指,利用铜铟镓硒薄膜(CIGS)太阳能电池,将光能转换成电能。CIGS太阳能电池是吸收层由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)四种元素,按照最佳比例构成的结晶薄膜太阳能电池。


国家能源投资集团有限责任公司于2017年11月成立,由中国国电集团公司与神华集团有限责任公司合并重组而成,是目前世界最大的煤炭生产、火力发电、风力发电和煤制油煤化工公司。


本次在陕西西安展示的CIGS-BIPV展示单元,长6.6米,宽4米,高3.7米,建筑面积为26.15平方米,南立面设采光窗,相当于模拟一个小型居住单元,共装有90块光伏组件。初步估计,该单元实际使用的CIGS转换效率约为14%。在西安的日照条件下,该展示单元1天大约能发20度电。


CIGS-BIPV展示单元文闵图


“当前(CIGS)太阳能电池,在实验室的最高转换效率纪录为22.9%。”国家能源集团绿色能源与建筑研究中心汤洋博士表示。


薄膜太阳能电池具有层级结构,衬底一般是玻璃,玻璃之上再分别沉积铜铟镓硒吸收层、硫化镉缓冲层、氧化锌窗口层等多层薄膜,最上层盖板玻璃,因此在与建筑的一体化上具有先天的优势。传统的太阳能光伏板与建筑是分离式的,先有玻璃幕墙,再贴太阳能电池板。而CIGS-BIPV则意味着太阳能电池板本身就能成为一个可以发电的玻璃幕墙,同时满足建筑墙体应达到的抗震、抗腐蚀、抗风的指标。


汤洋介绍,在三种实现了产业化的薄膜太阳能电池中,非晶体硅薄膜太阳能电池的转换效率只有10%以下,且衰减性较大,正处于市场退出状态。


“未来比较有潜力的薄膜太阳能电池就是碲化镉和铜铟镓硒。”汤洋表示。


而这两种薄膜太阳能电池用到的原料中,碲(Te)、铟、镓、硒均为稀有分散元素,在地壳中丰度较低,在自然界中不形成独立矿物,而是以杂质状态分散于其他元素的矿物中。


汤洋介绍,目前市场主流的晶硅太阳能电池,采用的是切片与组装工艺。即将硅材料通常切成156x156毫米的电池板,利用焊带将每块电池板连起来。而第二代的薄膜电池则可以利用镀膜技术让材料直接“长”在玻璃上。


此外,薄膜电池不会产生晶硅类电池很难克服的光致衰退效应,使用寿命可长达30年以上;同时弱光性较晶体硅电池更好。


“同样标定的转换效率,CIGS太阳能电池的发电量比单晶硅、多晶硅太阳能电池要高得多。”国家能源集团总经理、中国工程院院士凌文介绍。


凌文表示,CIGS太阳能电池可以广泛应用于边远山区和海岛的独立电站、农光互补、渔光互补等精准扶贫项目、光伏建筑一体化(BIPV)和大型地面光伏电站等领域。


“五年以后的光伏板跟现在比,成本将大幅下降,效率还将大幅提升。”凌文表示,现在的任务就是继续投入研发,研究如何提高效率并降低成本。


2017年1月,作为主要股东方,原神华集团(现国家能源集团)与上海电气等单位联合出资设立了两家光伏公司,分别为神华(北京)光伏科技研发有限公司和重庆神华薄膜太阳能科技有限公司,两家公司注册资本分别为12.25亿和12.5亿元。2017年12月21日,重庆神华薄膜太阳能电池组件项目正式开工,建设CIGS薄膜太阳能组件生产线,年产能306MW。汤洋表示,等该工厂建起来并实现国产化之后,CIGS太阳能电池的成本会更有竞争力。


本文摘自:澎湃新闻


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